● 摘要
并联机构具有承载能力强、刚度大、精度高、运动性能好等优点,正逐渐成为机构学研究领域的热点。并联机构被广泛应用于新型机床的研制、航天器交会对接、医疗器械及飞行模拟等领域。位置精度问题一直是限制并联机构应用的主要瓶颈,研究表明运动学标定和精度设计是在低成本下达到高精度的有效办法。本文以某研究所的并联调姿机构设计为依托,从标定和精度设计入手,完成了以下工作: 研究了关于并联机构标定和精度设计的相关技术。针对并联机构在完全安装时,铰链的运动空间小,测量较为不易的情况,本文利用一种拆装的序列法实现对并联机构的标定。对标定所需的算法进行了研究,包括基于最小二乘法拟合几何参数,利用奇异值分解法完成从测量点坐标到刚体位姿参数的转换等。通过对并联机构的反解方程求全微分,建立系统的误差正解模型,以结构参数误差为自变量,分析了结构参数误差同输出位姿误差之间的关系。应用原始误差等效作用法,实现了并联机构的位姿精度综合,并在此基础上引入影响因子加权法。 完成对2PSS-U调姿机构的标定和精度设计。利用D-H法分析了系统关节坐标的传递关系。对系统的虎克铰、支链杆长等结构参数进行了标定。建立了系统的误差正解模型,分析了单因素作用下的输出误差,对系统指向角的误差进行了分析,利用原始误差等效作用法和加权误差分配法实现系统的精度综合。 完成了对6UPS并联机构的精度研究和标定方案的制定。建立起系统的动、静坐标系,标定出球铰点和靶标点在各自坐标系中的坐标值,标定出调姿平台的初始杆长。分别分析了系统在结构参数误差和构件变形误差的作用下,输出位姿误差的发生规律。利用影响因子加权法完成对系统的精度综合。 综合并联调姿平台输出位姿误差在结构参数误差和构件变形误差下的发生规律,本文在对并联机构的位姿进行补偿的前提下,提出了一种适用于大部件调姿的精度保证方法:只要调姿机构在工作空间内能够保证一定行程内的高精度运动,就能辅助实现大部件的高精度交会对接。
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